DE108181C

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PATENTAMT.PATENT OFFICE.

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Γ/Γ /

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 42 ^Instrumente. J CLASS 42 ^ Instruments. J

Patentirt im Deutschen Reiche vom 22. Oktober 1898 ab.Patented in the German Empire on October 22, 1898.

Gegenstand vorliegender Erfindung bildet eine optische Correctionsvorrichtung,' welche dazu dient, die Fehler uncorrigirter dioptrischer Objective, nämlich Farben- bezw. Kugelabweichung, in besserer Weise, wie bislang möglich, aufzuheben. Die Correctionsvorrichtung besteht in einer Hohlspiegelflä'che, vor welcher sich eine oder mehrere Concavlinsen befinden. Die Concavlinsen haben die Aufgabe, die positive Farbenzerstreuung des Objectivs aufzuheben, während die Hohlspiegelfläche den für vorliegende Erfindung wesentlichen Zweck erfüllt, die durch die Concavlinsen bewirkte Divergenz der Strahlen aufzuheben. The present invention forms an optical correction device, 'which serves to eliminate the errors of uncorrected dioptric objectives, namely color or Spherical deviation, in a better way than possible up to now. The correction device consists of a concave mirror surface which one or more concave lenses are located. The purpose of the concave lenses is cancel the positive color dispersion of the objective, while the concave mirror surface fulfills the purpose essential for the present invention of canceling the divergence of the rays caused by the concave lenses.

Die Correctionsvorrichtung kann in Fernrohren und in Mikroskopen zur Anwendung kommen.The correction device can be used in telescopes and microscopes come.

Dafs diese Correctionsvorrichtung Vortheile besitzt, welche die Herstellung der optischen Instrumente, besonders aber der grofsen Teleskope erleichtern, haben mathematische Untersuchungen des Erfinders, sowie seine langjährigen praktischen Versuche gezeigt. Ein Fernrohr von 12 cm Objectivöffnung, 1,4 cm Spiegelöffnung und 1,50 m Brennweite ist schon ausgeführt und hat sich gut bewährt.That this correction device has advantages which the production of the optical Instruments, especially those of the large telescopes, have mathematical investigations of the inventor, as well as his many years of practical experiments. A telescope with an objective aperture of 12 cm, 1.4 cm Mirror opening and 1.50 m focal length has already been implemented and has proven itself well.

In der beiliegenden Zeichnung sind:In the attached drawing are:

Die Fig. 1, 2, 3 und 4 Schnitte der Correctionsvorrichtung. Die Höhlspiegelfläche ist durch eine Doppellinie kenntlich gemacht. Fig. ι und 2 stellen zwei verschiedene Anordnungen einer Concavlinse (I) vor der. Hohl-Spiegelfläche dar, Fig. 3 und 4 zeigen zwei verschiedene Anordnungen von zwei Concavlinsen (I und II) 'vor der Hohlspiegelfläche. In den anderen Figuren bezeichnetΛ. das Objectiv, C die Correctionsvorrichtung und D das Ocular.1, 2, 3 and 4 sections of the correction device. The cave mirror surface is indicated by a double line. Fig. Ι and 2 represent two different arrangements of a concave lens (I) in front of the. Hollow mirror surface, Fig. 3 and 4 show two different arrangements of two concave lenses (I and II) 'in front of the concave mirror surface. In the other figures denoted. the objective, C the correction device and D the ocular.

Fig. 6 veranschaulicht eine sehr wirkungsvolle Anordnung eines vollständigen Fernrohrsystems, welches unter Benutzung der vorliegenden neuen Correctionsvorrichtung achromatisirt ist.Fig. 6 illustrates a very effective arrangement of a complete telescopic system, which achromatizes using the present new correction device is.

Fig. 7 ist eine schematische Zeichnung, welche zeigt, wie beim Fernrohrsystem der Fig. 6 das secundäre Spectrum aufgehoben wird.FIG. 7 is a schematic drawing showing how the telescope system of FIG. 6 is used the secondary spectrum is canceled.

Fig. 5 bringt ein anderes Fernrohrsystem zur Anschauung, bei welchem die neue Correctionsvorrichtung so angeordnet ist, dafs der Tubus des Instruments gekürzt wird.Fig. 5 shows another telescope system in which the new correction device is arranged so that the tube of the instrument is shortened.

Fig. 8 zeigt, wie die neue Correctionsvorrichtung auch für Mikroskope angewendet, werden kann.Fig. 8 shows how the new correction device can also be used for microscopes can.

Ueber die verschiedenen, in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Anordnungen der Correctionsvorrichtung ist zunächst Folgendes zu bemerken :About the various arrangements of the correction device shown in FIGS The first thing to note is the following:

In Fig. ι und 3 ist die Silberbelegung direct auf der Hinterseite einer Concavlinse angebracht, während in Fig. 2 und 4 der Hohlspiegel für sich ein Stück bildet. Die Anordnung der Fig. 1 und % hat den Vortheil, dafs die Spiegelfläche gut vor Oxydation geschützt ist, während die zweite Anordnung Fig. 2 und 4 die Spiegelfläche vor dem Verbiegen schützt, da,das; Stück, 'auf welchem sie angebracht ist,In Fig. 1 and 3 the silver coating is attached directly to the rear of a concave lens, while in Fig. 2 and 4 the concave mirror forms a piece by itself. The arrangement of Figures 1 and% has the advantage of the mirror surface DAF well protected against oxidation, while the second arrangement of Figure 2 and 4 protects the mirror surface from bending since that..; Piece on which it is attached

'^kSJi $■.-■—■'■-'^ kSJi $ ■ .- ■ - ■' ■ -

sehr dick angeordnet werden kann. Diese letztere Art (Fig. 2 und 4), die Erfindung auszuführen, eignet sich deshalb besonders für grofse Spiegel.can be arranged very thick. This latter way (Figs. 2 and 4) of carrying out the invention is therefore particularly suitable for large mirrors.

Die beiden Glasarten, welche gewöhnlich für gröfsere zweilinsige Objective zur Verwendung kommen, haben solche Zerstreuungsverhältriisse, dafs für die reciproke Brennweite der Crownglaslinse sich ungefähr der Werth -f 2,7 ergiebt. wenn mit -\- ι die reciproke Brennweite des ganzen Objectivs bezeichnet wird. Die Flintglaslinse bekommt demgemä'fs eine reciproke Brennweite von —· 1,7.The two types of glass, which are usually used for larger two-lens objectives, have such divergence ratios that the reciprocal focal length of the crown glass lens is approximately -f 2.7. when - - ι denotes the reciprocal focal length of the whole objective. The flint glass lens accordingly has a reciprocal focal length of - 1.7.

Der Achromatismus des Objectivs wird dadurch erreicht, dafs die Zerstreuungen der beiden Linsen gleich und entgegengesetzt sind; die Zerstreuung, welche die Crownglaslinse von der Kraft (d. h. von der reciproken Brennweite) -f- 2,7 hervorruft, wird aufgehoben durch die Zerstreuung der Flintglaslinse von der Kraft —1,7.The achromatism of the objective is achieved by the dispersions of the both lenses are equal and opposite; the dispersion that the crown glass lens from the force (i.e. from the reciprocal focal length) -f- 2.7 is canceled by the diffusion of the flint glass lens by the power -1,7.

Es sind also 2,7 Schritte vorwärts gemacht (in Convergenz), 1,7 Schritte rückwärts (in Divergenz), um einen Schritt vorwärts zu erreichen. Der zur Erreichung dieses einen Schrittes gemachte Umweg ist also bedeutend, nämlich 2 · 1,7 = 3,4 Schritte.So there are 2.7 steps forward (in convergence), 1.7 steps backward (in divergence), to take a step forward. The detour made to achieve this one step is therefore significant, namely 2 * 1.7 = 3.4 steps.

Wir denken uns nun die Crownglaslinse in zwei Linsen getheilt. Die eine derselben von der Kraft -\- 1 wird allein als Objectiv in der früheren Stellung zurückgelassen, die andere von der Kraft -j- 1,7 wird zusammen mit der Flintglaslinse von der Kraft — 1,7 allmälig dem Focus des Systems genähert. Allerdings wird die gleiche, aber entgegengesetzte Kraft dieser beiden Zwischenlinsen nach dieser Entfernung vom Objective gröfser werden müssen, um noch immer ein achromatisches System zu liefern. Aus den hier anzuwendenden optischen Gleichungen geht jedoch hervor, dafs, wenn man diese nunmehr nöthigen Kräfte der Zwischenlinsen mit dem Quotienten:Let us now imagine the crown glass lens divided into two lenses. One of these from the power - \ - 1 is left alone as an objective in the earlier position, the other from the power -j- 1,7 is gradually brought closer to the focus of the system together with the flint-glass lens from the power - 1,7. However, the same but opposite power of these two intermediate lenses will have to be greater after this distance from the objective in order to still provide an achromatic system. From the optical equations to be used here, however, it emerges that if these now necessary forces of the intermediate lenses are combined with the quotient:

Durchmesser des Strahlenkegels bei den Zwischenlinsen Durchmesser des Strahlenkegels am ObjectiveDiameter of the cone of rays at the intermediate lenses Diameter of the cone of rays on the objective

multiplicirt, die so erhaltene Kräftezahl immer denselben Werth von +_ 1,7 behält, wie auch immer der Abstand der Zwischenlinsen vom Objective gewählt wird — natürlich unter der Voraussetzung, dafs dieselben Glasarten beibehalten werden. Diese so erhaltenen Kräftezahlen sind die optisch mafsgebenden, weil sie den Werth der Brechungen in Bezug auf das Brennpunktsbild darstellen, und diese Werthe wollen wir in Folgendem kurzweg »Kräfte« nennen.multiplied, the number of forces thus obtained always retains the same value of + 1.7, however the distance of the intermediate lenses from the objective is chosen - provided, of course, that the same types of glass are retained. These numbers of forces obtained in this way are optically determinative, because they represent the value of the refractions in relation to the focal point image, and we shall briefly call these values "forces" in the following.

Wir haben auf solche Weise ein dialytisches Fernrohr erhalten, und zwar eines von dem Typus, welcher zuerst von Rogers angegeben wurde. Die mafsgebenden Werthe sind also beim dialytischen Rohre ganz die gleichen, der gemachte Umweg ist ganz derselbe wie beim zweilinsigen Objective, das Princip der Achromatisirung ist dasselbe, und die Vortheile der dialytischen Fernrohre müssen, wenn überhaupt solche vorhanden sind, in anderen Umständen gesucht werden wie im Principe der Achromatisirung.In this way we have received a dialytic telescope, one of that Type first given by Rogers. The determining values are therefore with the dialytic tube exactly the same, the detour made is exactly the same as with the two-lens objective, the principle of achromatization is the same, and the advantages of the Dialytic telescopes, if any, must be present in other circumstances be sought as in the principle of achromatization.

Um es noch einmal anzuführen, haben wir nach der Verschiebung der zwei Linsen die Verhältnisse so, dafs die Flintglaslinse von der Kraft — ι ,7 die Zerstreuung der beiden Crownglaslinsen von der Kraft -f- 1,0 und -f- 1,7 (gleichwerthig einer Crownglaslinse von der Kraft -f- 2,7) aufhebt; die Crownglaslinse von der Kraft -f- 1,7 hebt die Divergenz der Flintglaslinse von der Kraft — 1,7 auf, die Strahlen gehen also im grofsen Ganzen ungebrochen durch die zweifache Linsencombination, welche zwischen Objectiv und Focus aufgestellt ist.To reiterate, after moving the two lenses, we have the Ratios such that the flint glass lens depends on the power - ½ the dispersion of the two crown glass lenses of the force -f- 1.0 and -f- 1.7 (equivalent to a crown glass lens with a power of -f- 2.7); the crown glass lens of the force -f- 1.7 lifts the divergence of the flint glass lens from the force - 1.7, the rays therefore go on the whole unbroken due to the double lens combination, which is set up between objective and focus.

Dieselben Glasarten vorausgesetzt, können wir nun weiter die zwei Zwischenlinsen durch eine einzige Flintglaslinse von der KraftAssuming the same types of glass, we can now continue through the two intermediate lenses a single flint glass lens from the power

= — 0,63 ersetzen und erhalten so= - replace 0.63 and get so

2,72.7

ein achromatisches System, da diese eine Flintglaslinse nach Obigem die ganze Zerstreuung des Objectivs von der Kraft -j- 1 aufhebt; dieses System hat aber den Uebelstand, dafs die Divergenz der Flintglaslinse den Durchmesser des Strahlenkegels in der Focalebene des Objectivs um 0,63 Objectivdurchmesser aus einander breitet. Die Strahlen werden sich also unter Umständen gar nicht vereinigen, unter Umständen sehr weit vom Objective entfernt, je nachdem wir die Entfernung der Flintglaslinse vom Objective wählen.an achromatic system, since this one flint glass lens, according to the above, takes up all the dispersion of the Objectives from force -j- 1 cancels; this However, the system has the disadvantage that the divergence of the flint-glass lens increases the diameter of the The cone of rays in the focal plane of the objective differs by 0.63 objective diameter. So the rays may not unite at all, possibly very much far from the objective, depending on the distance of the flint glass lens from the objective Select.

Dieser Verlust an Convergenz kann dadurch beseitigt werden, dafs unmittelbar hinter der Flintglaslinse ein Hohlspiegel aufgestellt wird (Fig. 5), so dafs die Strahlen zuerst die Flintglaslinse durchdringen, dann, vom Hohlspiegel zurückgeworfen, die Flintglaslinse zum zweiten Male passiren und in einem Punkte sich vereinigen, welcher vor dem Spiegel gelegen ist. Damit das System nach dieser Umänderung noch achromatisch bleibe, darf die Kraft derThis loss of convergence can be eliminated by placing immediately behind the Flint glass lens a concave mirror is set up (Fig. 5), so that the rays first pass the flint glass lens penetrate, then, thrown back from the concave mirror, the flint glass lens to the second Pass it times and unite in a point which is located in front of the mirror. So that the system remains achromatic after this change, the power of

Flintglaslinse aber nur —= —0,315 betragen, weil sie vom Lichte zweimal durchsetzt wird. Die Kraft des Hohlspiegels können wir beliebig annehmen, ohne den Achromatismus zu stören, weil die Spiegelung bekanntlich keine Farbenabweichung erzeugt. Um jedochFlint glass lens but only amount to - = -0.315, because it is penetrated twice by the light. We can use the power of the concave mirror Accept at will without disturbing the achromatism, because the reflection is well known no color deviation generated. To however

die oben angenommene Brennweite des Systems von -|- ι beizubehalten und um so den Vergleich mit obigen dioptrischen Systemen zu ermöglichen, wollen wir ihm die Kraft -j- 0,63 geben, so dafs ähnlich wie früher die Zwischencombination wie ein Planspiegel wirkt.the above assumed focal length of the system of - | - ι to maintain and so the comparison To enable it with the above dioptric systems, we want it to have the power -j- 0.63 so that the intermediate combination acts like a plane mirror, as it did before.

Wir haben also jetzt die Verhältnisse wie folgt:So we now have the relationships as follows:

Die vom Lichte doppelt durchsetzte Flintglaslinse von der Kraft —0,315 (gleichwerthig einer einfach durchsetzten Flintglaslinse von der Kraft — 0,63) hebt die Dispersion des Objectivs von der Kraft -j- 1,0 auf; die Gonvergenz des Hohlspiegels von der Kraft -|- 0,63 hebt die Divergenz der Flintglaslinse von der Kraft •—2 · 0,315 ='— 0,63 auf. Die zurückgelegten Wege betragen demnach +1—0,63-1-0,63, der erste Summand für die Flintglaslinse und der dritte für den Spiegel.The flint glass lens with a power of -0.315 (equivalent a simply interspersed flint glass lens of the power - 0.63) increases the dispersion of the objective from the force -j- 1.0 up; the gonvergence of the Concave mirror from the force - | - 0.63 lifts the divergence of the flint glass lens from the force • -2 x 0.315 = '- 0.63. The distances covered are accordingly + 1-0.63-1-0.63, the first summand for the flint glass lens and the third for the mirror.

Der gemachte Umweg ist durch diese Veränderung von 2·ΐ,7 auf ² · °>⁶3 vermindert The detour made is reduced by this change from 2 · ΐ.7 to ² · °> ⁶ 3

worden; er beträgt also nur denbeen; so it is only that

0,630.63

= 2,7*= 2.7 *

Theil von dem Umwege, welcher beim zweilinsigen Objective und beim dialytischen Fernrohre gemacht wird. Die absolute Summe der an den Glasflächen erzeugten Brechungen, die uns hier besonders interessiren, verhalten sich zu derselben Gröfse beim zweilinsigen ObjectivePart of the detour that occurs with the two-lens objective and with the dialytic telescope is made. The absolute sum of the refractions produced on the glass surfaces that which are of particular interest to us here are related to the same quantity in the case of the two-lens objective

. 1,0 -f- 0,63 1 .. 1.0 -f- 0.63 1.

wie —-—■—-— = , auch diese sind alsolike —-— ■ —-— =, these are also

²,7+I,7 ■ ■ 2,7 ² , 7 + I, 7 ■ ■ 2.7

auf den 2,7^ten Theil reducirt.reduced to the ^2.7th part.

Der Erfolg ist jedoch derselbe geblieben wie bei dem zweilinsigen Objective, von welchem wir ausgingen, nämlich ein achromatisches convergentes System von gleicher Brennweite und von gleicher Oeffnung.The success, however, has remained the same as with the two-lens objective of which one we started out, namely an achromatic convergent system of the same focal length and of the same opening.

Zur Sichtbarmachung des Bildes ist natürlich noch ein Prisma oder ein Spiegel erforderlich. Ueberhaupt können hier alle die Einrichtungen angewendet werden, welche bei Spiegelteleskopen üblich sind.A prism or a mirror is of course required to make the image visible. In general, all the facilities can be used here, which are used in Reflector telescopes are common.

Ueber die Eigenschaften dieser Systeme kommt man nun zu folgenden Ergebnissen:With regard to the properties of these systems, the following results can now be obtained:

1. Sie bewirken die Achromatisirung einer Objectivlinse auf dem optisch directesten Wege, welcher mit den jetzt zu Gebote stehenden Mitteln überhaupt möglich ist.1. They cause the achromatization of a Objective lens in the most optically direct way that is now available Funding is possible at all.

2. Objectiv und Spiegellinse können aus derselben Glasart gefertigt werden, ohne dafs die Möglichkeit der Achromatisirung aufhört. Derartige Systeme hätten also zur Noth schon construirt werden können, bevor man die verschiedene Dispersion der Glasarten kannte.2. Objective and mirror lens can be made of the same type of glass without any the possibility of achromatization ceases. Such systems would have to be in need can be constructed before the various dispersions of the types of glass were known.

3. Sofern wir dieselbe Art von Crown- und Flintglas wie oben beibehalten, wird (von später zu besprechenden Einschränkungen abgesehen) das secundäre Spectrum auf den 2,7^ten Theil des beim zweilinsigen Objective auftretenden vermindert sein, denn anstatt eine Crownglaslinse von der Kraft 2,7 durch eine Flintglaslinse von der Kraft — 1,7 zu achromatisiren, wird eine Crownglaslinse ^ von der Kraft ι durch eine Flintglaslinse von der Kraft — 0,63 achromatisirt, ohne dafs die Brennweite des Gesammtsystems vergröfsert wird. Bei Anwendung leichteren Flintglases für die Spiegellinse wird dieser Bruchtheil noch mehr vermindert, ganz im Gegensatze zum zweilinsigen Objective, wo im allgemeinen die Anwendung leichteren Flintglases das secundäre Spectrum nicht verkleinert.3. If we like to keep the same kind of Crown- and flint glass above, (apart from to be discussed later limitations) the secondary spectrum be diminished occurring during zweilinsigen Objective of the 2.7 ^th part, because instead of a crown glass lens from the power 2 To achromatize 7 through a flint glass lens with the power - 1.7, a crown glass lens with the power - 0.63 is achromatized through a flint glass lens with the power - 0.63 without increasing the focal length of the entire system. When lighter flint glass is used for the mirror lens, this fraction is reduced even more, in contrast to the two-lens objective, where in general the use of lighter flint glass does not reduce the secondary spectrum.

4. Die Wahrscheinlichkeit für Combinationen, welche die Kugelgestaltfehler vollständig unschädlich machen, ebenso wie die damit zusammenhängenden sphärischen Farbenfehler, wird hier eine gröfere sein wie beim zweilinsigen Objective, weil hier die Kräfte der Linsen weit geringere sind und Spiegelflächen, gleiche Brechungen vorausgesetzt, weit geringere Kugelabweichungen wie Linsen erzeugen.4. The probability of combinations which completely harm the spherical shape defects make, as well as the related spherical color errors, will be here a larger one than with the two-lens objective, because here the powers of the lenses are far are smaller and mirror surfaces, assuming the same refractions, far smaller spherical deviations how to create lenses.

5. Bei diesen Systemen können die Nachtheile, welche, sonst den durch Objectspiegel erzeugten Bildern anhaften, so vermindert werden, dafs sie nicht mehr in Frage kommen. Der schädliche Einflufs der Schwereverbiegungen kann leicht auf den dreifsigsten Theil der bei Spiegelteleskopen . auftretenden dadurch verringert werden, dafs man die Zwischenspiegel möglichst klein anordnet; die Fehler, welche durch ungenauen Schliff dieser Zwischenspiegel entstehen, sind dann nicht gröfser wie die bei Refractoren durch ungenauen Schliff der Linsenflächen auftretenden. Auch die leichte Oxydirbarkeit der Spiegelfläche wird durch die Flintglasdecklinse sehr vermindert, da diese so gekrümmt ist, dafs sie am Umfange unmittelbar auf der Spiegelfläche liegt und so letztere von der umgebenden Luft abschliefst.5. With these systems the disadvantages, which, otherwise, can be caused by the object mirror produced images adhere, are so diminished that they no longer come into question. The detrimental influence of the gravitational bending can easily affect the thirtieth part of the Reflecting telescopes. occurring can be reduced by the fact that the intermediate mirror arrange them as small as possible; the errors caused by inaccurate grinding of these intermediate mirrors are then no larger than those caused by refractors due to inaccurate grinding of the lens surfaces occurring. The flint glass cover lens also makes the mirror surface easy to oxidize very diminished, since this is so curved that it lies directly on the circumference of the mirror surface, and so the latter from of the surrounding air.

Der oben aus einander gesetzte gröfse Vortheil des vorliegenden neuen Systems gegenüber der rein dioptrischen Farbencorrection, nämlich die Reduction der Brechungen ohne Vergröfserung der Systembrennweite schwindet aber vollständig, wenn statt des Hohlspiegels ein Planspiegel oder gar ein Convexspiegel mit der Concavlinse verbunden wird. Wir betrachten den in dieser Beziehung günstigsten Fall, dafs die Correctionsvorrichtung, welche wir uns nun mit einem Planspiegel an Stelle des Hohlspiegels versehen denken, sehr nahe dem Objective aufgestellt ist. Unter Zugrundelegung obiger errechneter Linsenkräfte und unter Beibehaltung obiger Glassorten wird jetzt das achromatische System gebildet durch, das Objectiv von der Kraft -j- 1, durch die zweimal durchsetzte Concavlinse von der Kraft — 2 ■ 0,315 und durch den Planspiegel von der Kraft +_ o. Die reciproke Brennweite dieses Systems wirdThe great advantage of the present new system compared to the purely dioptric color correction, namely the reduction of the refractions without increasing the system focal length, disappears completely if a plane mirror or even a convex mirror is connected to the concave lens instead of the concave mirror. We consider the most favorable case in this respect, that the correction device, which we now imagine to be provided with a plane mirror in place of the concave mirror, is set up very close to the objective. On the basis of the above calculated lens powers and while maintaining the above types of glass, the achromatic system is now formed by the objective of the power -j- 1, by the twice penetrated concave lens by the power of -2 · 0.315 and by the plane mirror by the power + _ o The reciprocal focal length of this system becomes

betragen, wenn die im Vergleich zur Brennweite geringen Abstände der Bestandteile vernachlässigt werden:if the small distances between the components compared to the focal length are neglected will:

+ ι — 2 · 0,315 +L ο = + 0,37,+ ι - 2 · 0.315 + L ο = + 0.37,

und die Brennweite selbstand the focal length itself

0,370.37

= + 2,7-= + 2.7-

Die Brennweite des Systems und damit auch die Tubusla'nge, welche nach Zurückwerfung der Strahlen von dem unter 45 ° gestellten kleinen Planspiegel der Fig. 5 sich jetzt nach der rechten Seite dieser Figur in nahezu voller Länge erstreckt, wird also auf das Dreifache vergröfsert sein. Wollen wir nun wie früher die im Systeme stattfindenden Brechungen durch seine reciproke Brennweite als Einheit ausdrücken, um so den Vergleich mit den früheren Systemen zu ermöglichen, so haben wir die Brechungszahlen durch + 0,37 zu dividiren und bekommen soThe focal length of the system and thus also the length of the tube after it has been thrown back of the rays from the small plane mirror of FIG. 5, which is set at 45 °, now follows the right side of this figure extends almost to its full length, that is to say three times as much be enlarged. Let us now, as before, through the refractions taking place in the system to express its reciprocal focal length as a unit, thus making the comparison with the earlier ones To enable systems, we have to divide the refractive indices by + 0.37 and get so

+ ι+ ι

+ °>37+ °> 37

2 · 0,315
+ 0,372 x 0.315
+ 0.37

1,7·1.7

Es sind das dieselben Werthe, welche wir beim zweilinsigen Objective gefunden hatten. Durch Anwendung der Planspiegelfläche in der Correctionsvorrichtung an Stelle der Hohlspiegelfläche wird also kein optischer Vortheil gegenüber der rein dioptrischen Achromatisirung gewonnen. Entfernen wir jetzt die Correctionsvorrichtung von Objecte, so wächst die Brennweite noch vielmehr und sehr bald tritt eine Stellung ein, bei welcher die Strahlen sich überhaupt nicht mehr vereinigen. Aus Vorstehendem ist ersichtlich, dafs eine Correctionsvorrichtung, welche einen Convexspiegel benutzt, gegenüber der rein dioptrischen Correction mit Nachtheilen behaftet ist.They are the same values which we found in the two-lens objective. By Use of the plane mirror surface in the correction device instead of the concave mirror surface no optical advantage is gained over purely dioptric achromatization. If we now remove the correction device from the object, the focal length increases even more, and very soon there is a position in which the rays move no longer unite at all. From the above it can be seen that a correction device which uses a convex mirror, as opposed to the purely dioptric correction is afflicted with disadvantages.

Die Vortheile vorliegender Erfindung für die Farbencorrection dioptrischer Objective sind also an die Hohlspiegelfläche gebunden, und Correctionsvorrichtungen, welche einen Convexspiegel anwenden, wie z. B. die Vorrichtung v. d. Gröbens (Centralzeitung für Optik und Mechanik 1885, S. 147 ff.) zeigen nicht das die vorliegende Erfindung kennzeichnende vortheilhafte Princip, nämlich die Rückgängigmachung der durch die Concavlinse bewirkten Divergenz durch einen Hohlspiegel.The advantages of the present invention for the color correction of dioptric objectives are thus bound to the concave mirror surface, and correction devices, which have a convex mirror apply, such as B. the device v. d. Gröbens (Centralzeitung für Optik und Mechanik 1885, p. 147 ff.) Do not show that The advantageous principle characterizing the present invention, namely the reversal of the effects brought about by the concave lens Divergence through a concave mirror.

Wir gehen nun in der Umänderung unseres Systems (Fig. 5) noch einen Schritt weiter; wir entfernen die Compensation, das heifst den Hohlspiegel mit der aufgelagerten Concavlinse, noch mehr vom Objective, so dafs sie zuerst dessen Brennpunkt erreicht und dann über diesen hinweggeführt wird; wir stellen sie (Fig. 6) in einem Punkte auf, wo der Strahlenkegel sich schon wieder ziemlich erweitert hat.We now go one step further in changing our system (Fig. 5); weather remove the compensation, i.e. the concave mirror with the concave lens on top, still more of the objective, so that it first reaches its focal point and then is carried over it; we provide it (Fig. 6) at a point where the cone of rays widens again quite a bit Has.

Die Krümmung des Hohlspiegels wählen wir dann am zweckmäfsigsten so, dafs die Strahlen annähernd in demselben Punkte, nur etwas seitwärts der Achse verschoben, sich wieder sammeln, von dem sie ausgingen. Auch nach dieser letzten Umänderung bleibt die zur Achromatisirung nöthige Kraft der Concavlinse, wie wir sie oben kennen lernten, nämlich —0,315. Bringen wir mehrere Concavlinsen vor den Spiegel an, so mufs selbstredend ihre Kraftsumme ■— 0,315 betragen. Die Vortheile dieses Systems gegenüber dem zweilinsigen Objective sind also in Bezug auf die Achromatisirung ganz die nämlichen wie bei der Construction nach Fig. 5 und demgemäfs auch die sich daran knüpfenden Folgerungen.We then choose the curvature of the concave mirror most expediently so that the rays approximately at the same point, only shifted slightly to the side of the axis, again collect from which they started. Even after this last change, the to remain Achromatization necessary power of the concave lens, as we got to know it above, namely -0.315. If we attach several concave lenses in front of the mirror, then of course their total power must be ■ - 0.315. The advantages of this system over the two-lens objective are thus, in relation to the achromatization, exactly the same as in the construction Fig. 5 and accordingly also the conclusions that are attached to it.

Diese Spiegelachromaten haben also mit den Spiegelteleskopen das gemeinsam, dafs die Eigenschaft der Hohlspiegel, Convergenz ohne Farbenabweichung zu bewirken, bei ihnen zur Vereinfachung des Strahlenganges benutzt wird. Von den Refractoren entlehnen sie die Eigenschaften einer Objectivlinse, Bilder zu liefern, welche durch die Schweredurchbiegungen und durch ungenauen Schliff viel weniger fehlerhaft ausfallen wie bei einem Objectivspiegel. Sie stehen also gewissermafsen in der Mitte zwischen den Refractoren und Reflectoren.These mirror achromats have one thing in common with the mirror telescopes, that the Property of the concave mirrors to bring about convergence without color deviation Simplification of the beam path is used. They borrow the properties from the refractors an objective lens to provide images which are determined by the deflections of gravity and due to inaccurate grinding, they are much less flawed than with an objective mirror. she are to a certain extent in the middle between the refractors and reflectors.

Das secundäre Spectrum wird jener übrigbleibende Rest von Farbenabweichung genannt, welcher sich für die violetten, blauen und rothen Strahlen ergiebt, wenn die im gelben Theile des Spectrums liegenden vereinigt sind; es entsteht dadurch, dafs gewöhnliches Flintglas die blauen Strahlen zu viel, die rothen zu wenig im Verhältnisse zum Crownglase bricht. A priori wird bei Anwendung der vorliegenden neuen Correctionsvorrichtung das secundäre Spectrum ungefähr auf den dritten Theil des bei grofsen zweilinsigen Objectiven gewöhnlich auftretenden reducirt sein und dieser Rest wird wie folgt aufgehoben.The secondary spectrum is called that remaining residue of color deviation which results for the violet, blue, and red rays when those lying in the yellow part of the spectrum are united; it arises from the fact that ordinary flint glass refracts the blue rays too much, and the red rays too little in relation to the crown glass. A priori , when the present new correction device is used, the secondary spectrum will be reduced approximately to the third part of that which usually occurs with large two-lens objectives, and this remainder is eliminated as follows.

Wir betrachten zuerst den Strahlengang bei Fig. 5. Die von einem Randpunkte des Objectivs ausgehenden blauen, gelben und rothen Strahlen -werden infolge der Farbenzerstreuung des Objectivs dasselbe divergent verlassen, so dafs die blauen Strahlen die Compensation im geringsten Abstande vom Mittelpunkte treffen, die rothen im gröfsten. Die Folge davon wird sein, dafs die blauen Strahlen verhältnifsmäfsig am wenigsten durch den nach dem Rande zunehmenden Prismenwinkel der Flintglaslinse gebrochen werden, die rothen am meisten, und gerade das soll erreicht werden. Dieser Unterschied der Auffallshöhen, der in obiger Schlufsfolgerung über die Gröfse des übrig bleibenden secundären Spectrums nicht berücksichtigt wurde, ist grofs genug, um das secundäre Spectrum vollständig aufzuheben (das heifst inWe shall first consider the beam path in Fig. 5. That from one edge point of the objective outgoing blue, yellow and red rays become due to the scattering of colors of the objective leave it divergent, so that the blue rays compensate in the meet the smallest distances from the center point, the red ones in the greatest. The consequence of this will be be that the blue rays are proportionately least affected by the rays increasing towards the edge The prism angles of the flint glass lens are broken, the red ones the most, and that is precisely what is to be achieved. That difference of the heights of incidence, that in the above conclusion about the size of what remains secondary spectrum was not taken into account, is large enough to cover the secondary To cancel the spectrum completely (that is, in

ein äufserst kleines tertiäres zu verwandeln), wenn die Compensation so zwischen Objectiv und dessen Brennpunkt aufgestellt wird, dafs ihr Durchmesser etwa ein Drittel des Objectivdurchmessers beträgt.an extremely small tertiary to transform), if the compensation so between Objectiv and its focal point is set so that its diameter is about a third of the diameter of the objective amounts to.

Wenn die Compensation jenseits des Brennpunktes aufgestellt ist, werden diese Verhältnisse umgekehrt. Die von einem Randpunkte des Objectivs ausgehenden Strahlen werden nun über den Brennpunkt hinaus verlängert die Compensation so treffen, dafs die blauen Strahlen die gröfste Einfallshöhe, die rothen die geringste haben. Es geht unser Vortheil in Bezug auf die Verminderung des secundären Spectrums theilweise verloren. Derselbe wird aber dadurch wieder ganz gewonnen, dafs im Focus des Objectivs eine Convexlinse aufgestellt wird, oder ein Prisma mit einer convexen Kathetenfläche, an dessen Hypotenusenfläche das Licht total reflectirt wird, um es dem Auge nachher bequem zuführen zu können. Diese Anordnung ist in Fig. 8 dargestellt. Wenn wir dem Prisma eine solche Brennweite f geben, dafs Compensation und Objectiv in conjugirten Punkten stehen, dafs also ist:If the compensation is set up beyond the focus, these relationships are reversed. The rays emanating from an edge point of the objective are now lengthened beyond the focal point and hit the compensation so that the blue rays have the greatest height of incidence, the red rays the least. Our advantage in reducing the secondary spectrum is partly lost. But the same is completely recovered by setting up a convex lens in the focus of the objective, or a prism with a convex cathetus surface, on the hypotenuse surface of which the light is totally reflected in order to be able to guide it comfortably to the eye afterwards. This arrangement is shown in FIG. If we give the prism such a focal length f that the compensation and objective are in conjugated points, so that it is:

ABAWAY

BCBC

so werden alle von einem Punkte· des Objectivs ausgehenden verschiedenfarbigen Strahlen das Prisma in verschiedenen Punkten treffen, auf der Compensationsvorrichtung aber wieder mit grofser Annäherung in einem Punkte vereinigt werden und so in gleicher Einfallshöhe die Compensation durchsetzen. Der Nachtheil in Bezug auf das secundäre Spectrum ist also aufgehoben. Wird nun dieselbe Glasart für Objectiv und Compensation verwendet, so wird das secundäre Spectrum absolut gleich Null.thus all rays of different colors emanating from a point on the objective become this Hit the prism at different points, but again on the compensation device greater approximation can be combined in one point and so at the same level of incidence the Enforce compensation. The disadvantage with regard to the secondary spectrum is thus eliminated. If the same type of glass is used for objective and compensation, the secondary spectrum becomes absolutely zero.

Verkürzen wir nun die Brennweite des Prismas, so gestaltet sich der Strahlengang, wie in der Fig. 7 schematisch dargestellt ist. Die blauen Strahlen sind hier mit b, die rothen mit r bezeichnet. Die verschiedenfarbigen, von einem Randpunkte des Objectivs ausgehenden Strahlen werden durch diese Verkürzung der Prismabrennweite zwischen Prisma und Compensation zur Kreuzung gebracht. Es trifft nun der blaue Strahl die Compensation näher der Achse wie der rothe, und jetzt können wir gerade wie bei Fig. 5 Flintglas für die Compensation verwenden, ohne secundä'res Spectrum hervorzurufen. Hier haben wir ein Mittel, durch Verkürzung der Brennweite des Prismas diesen Unterschied der Auffallshöhen beliebig zu steigern und so nach Gefallen das secundäre Spectrum zu verringern, aufzuheben oder sogar in ein negatives zu verwandeln.If we now shorten the focal length of the prism, the beam path is designed as shown schematically in FIG. 7. The blue rays are here marked with b, the red rays with r. The different colored rays emanating from an edge point of the objective are brought to the intersection between prism and compensation by this shortening of the prism focal length. The blue ray hits the compensation closer to the axis than the red one, and now we can use flint glass for the compensation, just as in Fig. 5, without producing a secondary spectrum. Here we have a means by shortening the focal length of the prism to increase this difference in the height of incidence at will and thus to reduce, cancel, or even transform the secondary spectrum into a negative one, if desired.

Es giebt verschiedene Anordnungen, welche vermittelst eines durchbohrten Spiegels, in der Mitte zwischen Objectivbrennpunkt und Compensation aufgestellt, einer einfachen Convexlinse, eines Planspiegels mit einer Convexlinse, eines doppelt total refiectirenden Prismas, eines belegten Prismas, in der Nähe des Objectivbrennpunktes aufgestellt, die obige Anordnung des convexen, einfach total reflectirenden Prismas variiren, immer aber mufs nahe dem Brennpunkte des Objectivs ein System von positiver Brennweite vorhanden sein, wenn nun der Rest des secundären Spectrums aufgehoben werden soll. Es dürfte aber wohl die Anordnung der ,Fig. 6 für Ocularbeobachtungen allen anderen Formen vorzuziehen sein.There are various arrangements, which by means of a pierced mirror in the Placed in the middle between the objective focal point and compensation, a simple convex lens, a plane mirror with a convex lens, a double totally reflecting prism, one occupied prism, set up near the objective focal point, the above arrangement of the convex, simply totally reflecting prism, but must always vary near the focal point If the rest of the secondary spectrum is abolished, a system of positive focal length can be present in the objective shall be. However, the arrangement of Fig. 6 for ocular observations to be preferable to all other forms.

Das Ocular befindet sich unmittelbar neben dem Prisma. Die dadurch bedingte Schrägstellung des Spiegels verursacht kleine Bildfehler, welche durch eine minimale Neigung des Objectivs aufgehoben werden. Diese Schrägstellung nimmt mit der Gröfse des Instruments stetig ab. Der symmetrische Strahlengang in der Compensation hat zur Folge, dafs man ihren Durchmesser sehr klein machen kann, ohne dafs die entstehenden Abweichungen zu grofs werden.The ocular is located directly next to the prism. The inclination of the mirror caused by this causes small image errors, which are canceled out by a minimal inclination of the objective. This inclination increases with the size of the instrument steadily from. The symmetrical beam path in the compensation has the consequence that their diameter can be made very small without the resulting deviations become too big.

Ein Objectiv von gewöhnlichem Crownglase, welches der Sinusbedingung genügt, welches also nahezu die Minimalkugelabweichung hervorruft, wird in Bezug auf Farbe und Abweichung vollständig durch eine Compensation corrigirt, deren Durchmesser ein Achtel bis ein Zwölftel des Objectivdurchmessers beträgt, je nachdem sehr leichtes oder gewöhnliches Silicatflint für die zwei der Spiegelfläche vorgelagerten Linsen verwendet wird. Hierbei ist die Anordnung so gedacht, wie in Fig. 7 dargestellt, dafs die Spiegelbelegung auf der Hinterseite der zweiten Flintglaslinse angebracht ist.An objective made of ordinary crown glass, which satisfies the sine condition, which so almost the minimum spherical deviation is caused in terms of color and deviation completely corrected by a compensation, the diameter of which is one eighth to one twelfth of the objective diameter is, depending on the case, very light or ordinary silicate flint for the two lenses in front of the mirror surface are used. Here is the arrangement so thought, as shown in Fig. 7, that the mirror assignment on the back of the second Flint glass lens is attached.

Die ganze Compensationseinrichtung ist also gewissermafsen zu einem bildumkehrenden Ocular zusammengeschrumpft.The entire compensation device is, so to speak, an image-inverting one Ocular shrunk.

Eine Begleiterscheinung scheint auf den ersten Blick die Anwendung der vorliegenden neuen Correctionsvorrichtung auszuschliefsen, nämlich die Spiegelbilder, welche von den Glasflächen der Concavlinsen zum Auge gelangen. Es ergiebt sich aber, dafs diese Spiegelbilder bei dem System Fig. 6 ganz zum Verschwinden gebracht werden können, und dafs sie beim System Fig. 5 das Focusbild nur unwesentlich beeinträchtigen.At first glance, the application of the present new appears to be a concomitant phenomenon Correction device to exclude, namely the mirror images, which from the glass surfaces the concave lenses reach the eye. It turns out, however, that these mirror images are part of it the system of Fig. 6 can be made to disappear completely, and that they with System Fig. 5 affect the focus image only insignificantly.

Die vorliegende Correctionsvorrichtung läfst sich auch bei Mikroskopen anwenden. Das Mikroskopsystem bekommt dann die Anordnung, welche in Fig. 8 schematisch dargestellt ist. Bei O befindet sich das Object. Nachdem die Strahlen das in Bezug auf Farbe uncorrigirte Objectiv A passirt haben, gelangen sie zum Prisma B und dann zur Compensation C. Bei Mikroskopsystemen liegt die MöglichkeitThe present correction device can also be used in microscopes. The microscope system is then given the arrangement which is shown schematically in FIG. 8. The object is at O. After the rays have passed objective A, which is uncorrected with regard to color, they reach prism B and then to compensation C. This is possible with microscope systems

vor, ohne Schaden für die Bildgenauigkeit die Compensation im Durchmesser gröfser anzuordnen wie die Objectivöffnung, das heifst die Entfernung B-C gröfser zu machen wie die Entfernung A-B. propose to arrange the compensation larger in diameter than the objective aperture, that is, to make the distance BC larger than the distance AB, without damaging the image accuracy.

Claims

Patent claim:

An optical device for achromatizing a non-achromatic objective, consisting of in a concave mirror, in front of which lens delimitation surfaces so arranged and are shaped in such a way that, firstly, the lens boundary surfaces have a dioptric system negative focal length and with negative color dispersion, which from the light twice, before and after being thrown back by the concave mirror, is penetrated, and that secondly, the divergence of the rays from the concave mirror produced by this dioptric system is reversed.

For this purpose ι sheet of drawings.